[發明專利]瓜果成熟度快速無損檢測裝置及檢測系統建立方法

有效

• 申請號: 201310001757.8
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN103063585A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 馬本學;王寶;何青海;李鋒霞;肖文東;呂琛
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術領域

本專利涉及一種瓜果成熟度快速無損檢測裝置及檢測系統建立方法。

背景技術

新疆素有“瓜果之鄉”美稱，瓜果是新疆傳統的名優特產之一，在國內外市場上享有較高的聲譽和知名度，而且具有較強的生產區域性，2008年獲國家地理標志產品稱號，是新疆特色農業和創匯農業。根據2011年新疆統計年鑒，2010年新疆瓜果種植面積為86.70千公頃，產量達到286.30萬噸，種植面積和產量分別比2008年增長了27.09%和15.07%。?

盡管新疆有種植瓜果得天獨厚的自然條件，但近年來瓜果銷售情況和產業發展趨勢卻不容樂觀。在瓜果生產和銷售過程中，生瓜及成熟過度的裂口瓜都不同程度地降低了瓜果的生產效益。因此,?如何科學地、客觀地按瓜果成熟度分級銷售,?對生產者和消費者都是有益的。許多研究結果表明，瓜果在采摘、包裝、保存、運輸及加工等作業環節中的損失率高達30%左右，主要原因之一即為不同成熟度的瓜果相互混雜所造成的。因此，依據瓜果的成熟度區分瓜果并進行分類加工處理，對提高瓜果品質，增加瓜果附加值有重要意義。瓜果的采收成熟度應依據瓜果本身的特性、采后用途、運輸路途的遠近及貯藏時間的長短來決定。就地銷售的瓜果成熟度可稍高些；長期貯藏的瓜果成熟度應低一些；用于加工原料的瓜果成熟度應根據情況而定。因此有必要設計一種非破壞，非接觸，快速的檢測方法和系統。以利于對瓜果更精確的分級，提高瓜果國際市場競爭力。

發明內容

本發明提供瓜果成熟度快速無損檢測裝置及檢測系統建立方法，該系統及建立方法能夠快速檢測出瓜果的成熟度，從而對瓜果進行分類加工處理，提高生產效率，提高果品質量，提高收益。

為解決以上技術問題，本發明提供如下技術方案：一種瓜果快速無損檢測裝置，檢測裝置包括框架、圖像采集室、成像光譜儀、移動支架、傳送帶、上料裝置、分級裝置、控制箱、鍵盤、顯示器、急停按鈕和控制器電纜；所述圖像采集室設于框架內傳送帶的上方，內設鹵素燈、氘燈和限位傳感器；所述移動支架活動連接于框架立柱，并沿此立柱上下位置可調；所述成像光譜儀固定于活動支架的橫梁上，成像光譜儀拍攝的圖像與數據分別通過圖像采集可與模數轉換器進入計算機，由計算機對圖像與數據進行分析在輸出結果；在物料的輸入方向上設有上料裝置；在物料檢測完畢輸出的方向上設有分級裝置；控制箱固定于框架底部的一側，控制箱上放置鍵盤和顯示器，在控制箱體的頂部還設有急停按鈕。

所述鹵素燈連接于框架并設于圖像采集室外；氘燈為兩個，設在圖像采集室內的兩側，限位傳感器設置在圖像采集室內的底部、成像光譜儀的下方。

一種瓜果快速無損檢測系統的建立方法，其步驟如下：

A、建立瓜果成熟度檢測數據庫?

根據國家檢測標準和地區行業標準，對瓜果成熟度進行感官評定，并對其做常規的理化分析和測定，建立瓜果成熟度與其糖度、水分、堅實度之間的內在檢測數據庫；

B、瓜果光譜圖像的采集、預處理及糖度、顏色、水分、紋理、堅實度預測模型的建立?

采集不同成熟度的瓜果高光譜圖像，對獲取的信息進行數據的預處理和特征提取，利用獲取的光譜信息和圖像特征信息與化學計量方法檢測的測定值建立糖度、顏色、紋理、水分、堅實度的成熟度預測模型；?

C、瓜果成熟度最優判別模型的建立?

利用光譜與圖像信息融合技術，擬采用模糊神經網絡與支持向量機（SVM）方法進行圖像光譜信息融合，建立瓜果成熟度最優判別模型，以實現瓜果成熟度最終判別。

選取與光源系統相適應的成像光譜儀、圖像采集卡、光源和計算機，建立所述瓜果成熟度快速無損檢測裝置及檢測系統建立方法；

以軟件Spectral-Cube-Basic、ENVI?4.7、VC++?6.0和Matlab?7.0為開發平臺，并結合MIL?9.0進行開發，建立軟硬件系統；

光源擬配備2盞鹵素燈，若使用直流電，則要求光的亮度可調，2盞氘燈進行紫外激發。

????在樣本數據采集前需對高光譜采集系統進行圖像校正和標定；

根據瓜果的大小以及瓜果表面分光反射特性，確定采集系統的物距、速度、曝光時間、大小以及光照強度；

用一個白和黑的參考物對高光譜圖像進行校正，校正圖像將做后面的圖像分析，作為表面特征圖像、最優特征波長選擇以及光譜統計分析的基礎。